(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
平面涡卷弹簧
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710543695.1
(22)申请日 2017.07.05
(71)申请人 四川大学
礼花发射器
地址 610065 四川省成都市武侯区一环路
南一段24号
(72)发明人 孙维义 苏仕军 丁桑岚
(74)专利代理机构 成都科海专利事务有限责任
公司 51202
代理人 吕建平
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(51)Int.Cl.
C01G 45/10(2006.01)
(54)发明名称
和硫酸锰浆液及硫酸锰的方法
钢结硬质合金(57)摘要
本发明提供了一种去除软锰矿浆浸出液中
连二硫酸锰制备饱和硫酸锰浆液及硫酸锰的方
法。通过固液分离得到软锰矿渣和含有硫酸锰和
连二硫酸锰的分离液；向分离液通过中和氧化去
除铁、铝，通过硫化去除重金属；将所得的硫酸锰
和连二硫酸锰混合溶液进行加热，使其蒸发浓缩
为含有晶体的饱和溶液，加入硫酸或含有硫酸的
硫酸锰饱和溶液，使连二硫酸锰分解为硫酸锰和
二氧化硫，放出二氧化硫和水蒸气的混合气，得
到除去连二硫酸锰的饱和硫酸锰浆液。本发明还
提供了利用上述方法制备的饱和硫酸锰浆液制
备制硫酸锰的方法。本发明方法低成本、易操作、
不增加后续除杂工序的方式去除浸出液中的连
二硫酸锰，
得到高品质的硫酸锰产品。权利要求书2页 说明书6页 附图1页CN 107445209 A 2017.12.08
C N 107445209
A
1.一种去除软锰矿浆浸出液中连二硫酸锰制备饱和硫酸锰浆液的方法，其特征在于：
(1)将软锰矿浆与二氧化硫反应浸出软锰矿浆中的锰，通过固液分离得到软锰矿渣和含有硫酸锰和连二硫酸锰的分离液；
(2)将步骤(1)所得到的分离液通过中和氧化去除铁、铝，通过硫化去除重金属，得到除杂净化的硫酸锰和连二硫酸锰混合溶液；
(3)将步骤(2)所得的硫酸锰和连二硫酸锰混合溶液进行加热，使其蒸发浓缩为含有晶体的饱和溶液，加入硫酸或含有硫酸的硫酸锰饱和溶液，使连二硫酸锰分解为硫酸锰和二氧化硫，放出二氧化硫和水蒸气的混合气，得到除去连二硫酸锰的饱和硫酸锰浆液。
2.根据权利要求1所述的去除软锰矿浆浸出液中连二硫酸锰制备饱和硫酸锰浆液的方法，其特征在于，在步骤(3)中，将混合溶液加热蒸发浓缩至浆液中晶体固含率不低于20％。
3.根据权利要求2所述的去除软锰矿浆浸出液中连二硫酸锰制备饱和硫酸锰浆液的方法，其特征在于，在步骤(3)中，向含有晶体的饱和溶液中加入硫酸或含有硫酸的硫酸锰饱和溶液时硫酸的加入量应使硫酸在体系中的浓度不低于1mol/L，分解反应温度不低于90℃。
4.根据权利要求1至3之一所述的去除软锰矿浆浸出液中连二硫酸锰制备饱和硫酸锰浆液的方法，其特征在于，步骤(3)在蒸发浓缩硫酸锰和连二硫酸锰混合溶液的同时连续注入新鲜的硫酸锰和连二硫酸锰混合溶液，并使硫酸锰和连二硫酸锰混合溶液的注入速率等于蒸发速率，使浓缩酸解过程的连二硫酸锰浓度和硫酸浓度保持稳定。
5.根据权利要求1至3之一所述的去除软锰矿浆浸出液中连二硫酸锰制备饱和硫酸锰浆液的方法，其特征在于，将步骤(3)所得二氧化硫和水蒸气的混合气进行冷凝，得到的冷凝水用于配制软锰矿配浆，得到的二氧化硫用于浸出软锰矿中的锰。
6.根据权利要求1至3之一所述的去除软锰矿浆浸出液中连二硫酸锰制备饱和硫酸锰浆液的方法，其特征在于，所述中和氧化去除铁、铝为向分离液中加入空气、臭氧、过氧化氢、二氧化锰或软锰矿，使浸出液中的Fe2+氧化为Fe3+，再加入氨水或氢氧化钙调节pH为5～7，使硫酸铁和硫酸铝转化为Fe(O
H)3和Al(OH)3沉淀，经固液分离除铁、铝。
7.根据权利要求1至3之一所述的去除软锰矿浆浸出液中连二硫酸锰制备饱和硫酸锰浆液的方法，其特征在于，硫化除重金属为在分离液中加入硫化铵、硫化钠、福美钠、乙硫氮中的至少一种，与重金属离子反应生成稳定的硫化物沉淀，经固液分离去除重金属。
8.以权利要求1至7之一所述方法制备的饱和硫酸锰浆液进行制备硫酸锰的方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
(1)将除去连二硫酸锰的饱和硫酸锰浆液进行固液分离，得到硫酸锰晶体和含有硫酸的硫酸锰饱和溶液，得到的硫酸锰晶体用水配成含有硫酸锰晶体的饱和硫酸锰浆液，向饱和硫酸锰浆液中加入中和剂，以中和浆液中残留的硫酸；
(2)将中和了残留硫酸的浆液进行结晶、干燥，即得到硫酸锰产品。
9.根据权利要求8所述的制备硫酸锰的方法，其特征在于，将步骤(1)固液分离所得的含有硫酸的硫酸锰饱和溶液用于分解连二硫酸锰；将步骤(2)结晶产生的水蒸气进行冷凝，冷凝得到的冷凝水用于配制含有硫酸锰晶体的饱和硫酸锰浆液。
10.根据权利要求8所述的制备硫酸锰的方法，其特征在于，步骤(1)所得硫酸锰晶体的含水率不超过25
％，所得含有硫酸锰晶体的饱和浆液中硫酸锰固含率不低于20％，用于中
和硫酸的中和剂为高纯度的锰粉或碳酸锰，粒径不低于200目，并控制中和硫酸后浆液的pH 为4.0～5.5。
去除软锰矿浆浸出液中连二硫酸锰制备饱和硫酸锰浆液及硫
酸锰的方法
技术领域
[0001]本发明属于硫酸锰产品的生产技术领域，具体涉及一种去除软锰矿浆浸出液中连二硫酸锰制备饱和硫酸锰浆液及硫酸锰的方法。
背景技术压花牛皮
[0002]硫酸锰是重要的化工产品，广泛的用于涂料工业、农业和食品行业。硫酸锰也是锰系产品中最重要的基础锰盐，80％以上的锰系产品都是通过硫酸锰生产。目前，硫酸锰的制备主要包括锰矿石的浸出、浸出液的净化除杂和硫酸锰溶液的结晶三个阶段。软锰矿是制备硫酸锰的主要锰矿石之一。中国软锰矿的平均品位仅为22％，采用传统的还原焙烧-酸浸工艺存在还原效率低、杂质浸出率大及设备
投资较大、耗能高等问题。湿法还原浸取技术是在液相中利用还原剂将软锰矿中的二氧化锰直接还原为硫酸锰的工艺，该技术克服了高温还原焙烧法的缺点，是低品位软锰矿的高效利用技术。采用的还原剂包括二氧化硫、硫酸亚铁、有机废弃物等。其中，二氧化硫浸取法具有适应范围广、反应条件温和、反应速率快、锰浸出率高及杂质浸出少等优点，并且二氧化硫气体可取自冶炼产生的高浓度二氧化硫烟气，或经硫铁矿、硫磺燃烧制得，成本相对较低，是真正意义上的高效、低耗的软锰矿浸出技术。然而，由于在二氧化硫浸出软锰矿的过程中会有连二硫酸锰的生成，会影响硫酸锰产品的品质，限制了该技术的工业化应用。近年来，国内外也针对连二硫酸锰的生成和去除进行了一些研究，主要集中在以下三个方面：
[0003](1)在二氧化硫浸出软锰矿过程中抑制连二硫酸锰的生成。如专利WO2004033738A “含锰的矿物冶金工艺”中，通过控制浸出温度为95℃以上，浸出液pH低于3.5，且加入硫酸铁控制浸出过程的氧化还原电位，可将浸出液中连二硫酸锰的含量降低至1-5g/L。该类方法需要将二氧化硫浸出软锰矿的反应条件控制在高温、低pH条件下，但这样的反应条件会大大降低二氧化硫的溶解度、抑制二氧化硫的吸收，降低二氧化硫的吸收效率和软锰矿的浸出率。此外，浸出过程中加入的硫酸铁或活性炭难以从体系中分离，不仅会增加药剂成本，还会增大净化除杂的难度。
[0004](2)浸出液中连二硫酸锰的转化。如美国锰业股份有限公司的专利申请201180050360.7“硫酸锰/连二硫酸锰液体的处理”中，在硫酸锰和连二硫酸锰的混合溶液中加入碳酸钠，转化为碳酸锰和含有硫
酸钠、连二硫酸钠的溶液，将溶液浓缩结晶后在高温条件下使连二硫酸钠分解为硫酸钠和二氧化硫，得到硫酸钠晶体。该工艺流程繁琐，加入的碳酸钠药剂成本高，连二硫酸钠热解的温度较高，能耗较大。
[0005](3)浸出液中连二硫酸锰的分解与氧化。如“软锰矿浆烟气同步脱硫脱硝尾液中连二硫酸锰分解特性的实验研究”(孙维义，苏仕军，丁桑岚，蒋文举，徐莹。软锰矿浆烟气同步脱硫脱硝尾液中连二硫酸锰分解特性的研究，四川大学学报(工程科学版),2011,43(3): 166-170)中表明，连二硫酸锰在液相中不稳定，会分解为硫酸锰和二氧化硫，分解速率随温度的升高和硫酸浓度的增大而加快。陈建伟“粗MnSO4溶液中MnS2O6的去除条件研究”(陈建
伟，童张法，陈志传，高大明。粗MnSO4溶液中MnS2O6的去除条件研究，环境工程学报,2011, 05(1):175-178)研究表明利用二氧化锰氧化溶液中的连二硫酸锰，使之转化为硫酸锰，在连二硫酸锰溶液为200ml、温度为100℃，硫酸加入量为20ml的条件下，连二硫酸锰的转化率达到91％以上。此类方法从根本上去除了连二硫酸锰，可大大提高硫酸锰产品的品质，但是连二硫酸锰分解所需的硫酸浓度较大。陈建伟的研究结果表明，在连二硫酸锰溶液为200ml、硫酸加入量为20ml的条件下，虽然连二硫酸锰的转化率达到91％以上，但是溶液中残留的硫酸浓度达到1.5mol/L以上，如此高的硫酸浓度不仅会增加药剂成本，而且会增加后续净化除杂的难度。
发明内容
[0006]针对现有技术的不足，本发明的第一个目的是提供一种去除软锰矿浆浸出液中连二硫酸锰制备饱和硫酸锰浆液的方法，实现以一种低成本、易操作、不增加后续除杂工序的方式去除浸出液中的连二硫酸锰制备饱和硫酸锰浆液，本发明的第二个目的在于提供一种利用前述方法制备的饱和硫酸锰浆液制备来制硫酸锰的方法，以得到高品质的硫酸锰产品。
[0007]针对本发明的第一个发明目的，本发明提供的去除软锰矿浆浸出液中连二硫酸锰制备饱和硫酸锰浆液的方法，该方法的核心是去除软锰矿浆浸出液中连二硫酸锰，去除连二硫酸锰方法的主要构思(发明点)是，在含有晶体的硫酸锰和连二硫酸锰混合饱和溶液中加入硫酸，既保证了连二硫酸锰分解所需的酸度，又降低了单位质量硫酸锰产品所对应的硫酸添加量，以达到在去除连二硫酸锰的同时，降低硫酸用量与后续中和剂成本的目的。该方法工艺步骤如下：
[0008](1)将软锰矿浆与二氧化硫反应浸出软锰矿浆中的锰，通过固液分离得到软锰矿渣和含有硫酸锰和连二硫酸锰的分离液；
[0009]浸出过程中发生如下化学反应：物联网实验设备
[0010]MnO2+SO2＝MnSO4
[0011]MnO2+2SO2＝MnS2O6
[0012](2)将步骤(1)所得到的分离液通过中和氧化去除铁、铝，通过硫化去除重金属，得到除杂净化的硫酸锰和连二硫酸锰混合溶液；
[0013](3)将步骤(2)所得的硫酸锰和连二硫酸锰混合溶液进行加热，使其蒸发浓缩为含有晶体的饱和溶液，加入硫酸或含有硫酸的硫酸锰饱和溶液，使连二硫酸锰分解为硫酸锰和二氧化硫，放出二氧化硫和水蒸气的混合气，得到除去连二硫酸锰的饱和硫酸锰浆液。[0014]在本发明的上述技术方案中，步骤(2)中所涉及的净化除杂过程主要是去除浸出过程中进入浸出液的伴生元素杂质，主要包括中和氧化除铁铝和硫化除重金属。在中和氧化除铁铝过程中，由于二氧化硫浸出软锰矿过程中，浸出液中的铁主要以硫酸亚铁的形式存在，需要先将其氧化为硫酸铁，可采用向分离液中加入空气、臭氧、过氧化氢、二氧化锰或软锰矿，使浸出液中的Fe2+氧化为Fe3+，再加入氨水或氢氧化钙调节pH为5～7，使硫酸铁和硫酸铝转化为Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀，固液分离后得到中和渣和分离液，再进行硫化。除铁铝的化学反应如下：
[0015]
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